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Petrich • Leon

Biología I Margarita Salomé Petrich Moreno Elizabeth Leon Aguilar

Con base en es Con esta ta unaa nue ueva v vis isió ión n so sobr bree el e aapr pren endizaje de las cienciass, se s cre rean an situa uaciones es didáct ctic icas quee privilegian la comp mpre resi sión ón p por o enc ncim imaa de la la me m morización,, de dem mosttrand ndoo que la b biología es una ciencia cotidiana y p pro romo moviendo la adopciión del conoccim imie ient ntoo ci científico para comprender y explicar la complejidad de los seres vivoss.

Biología I

Los co cont nten enidos de Biología I están estructurados bajo el enfoque por competenciias pro-p esto pu o een n la Reforma Integral de la Educación Meedia Superior (RIEMS) y propicia el desar arrollo de h haabilidades met etod odol ológ ógic i as,, de pensamiento y de comunicación, la refl efleexi xión ón sob bree la i portanci im ciaa de sus sus aaccciiones y acti titu tude des, s, al mism mo ti tiem empo que dirige su proopi p o aprendizaje, conf co nfor o ma su cultura cientí tífi fica ca y fom omeenta t su capacidad paara aautoevaluarse.

Lo aant nterrio iorr se logra a partir de un vocabulaari rioo seencillo y apr prrop opia opia iado d , peero do on no carentte dee rig igor or cien ci entí tífi fico co, la ccot otidianidad de la ciencia, la co cons nstrucciión d del eell con noccim i ieento ntto y el d des esarrrolllo de comp co mpet eten enci cias as m med ediaantte actividades de diverrsos tipo pos, exp perienc ncia ias de lab abor boratorio y alggun unas as a licaciones adecuadas con el nivel educativvo y lo ap los prrop o ósiitos del el cur u so. El lib ibro ro es,, además, a una invitación para que los estudiant ntes ess adoptten en una unaa accttit itud ud rres e po es ponssable y crí ríti tica ca ant nte las diversas proobl b em máticas amb bie ient ntal a es a partir dee la aplicación del conoal cimiento científi íficcoo.

Enfoque por competencias I S B N 978-607-01-0521-0

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Biología I Margarita Salomé Petrich Moreno Elizabeth Leon Aguilar

Enfoque por competencias

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El libro Biología I fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo:

Dirección de Investigación y Proyectos

Antonio Moreno Paniagua Dirección de Contenidos y Métodos

Lino Contreras Becerril

Autoras

Margarita Salomé Petrich Moreno Elizabeth Leon Aguilar Colaboración especial

Raymundo Enrique Ortega Dávila Dirección de Procesos Editoriales

Wilebaldo Nava Reyes

Edición y revisión técnica

Adrián Romero Rodríguez Gerencia de Bachillerato

Armando Sánchez Martínez Gerencia de Arte y Diseño

Humberto Ayala Santiago Coordinación de Diseño

Carlos A. Vela Turcott Coordinación Iconográfica

Nadira Nizametdinova Malekovna Coordinación de Realización

Alejo Nájera Hernández

Corrección de estilo

Ofelia Arruti y Hernández Diseño de portada e interiores

Beatriz Alatriste del Castillo Diagramación

Eduardo Sevilla González y Ana Laura Sainz Hernández Iconografía

Ruth Torres y Juan Miguel Bucio Ilustración

Digital Stuff/Héctor Medina/Trazo Magenta Fotografía

Archivo Santillana (páginas 8, 9, 11, 13-15, 19, 22, 30, 31, 33, 34, 42-44, 53-58, 60, 62, 78-80, 82-84, 92, 95-98, 100-104, 107, 111, 112, 122, 123, 129, 147, 148, 152, 150, 153, 158, 160-162, 164, 170, 171, 173, 174, 178-180, 187, 192-195). ThinkStock (páginas 10, 15, 32, 35, 56, 59, 61, 109, 118, 119, 149, 155, 169, 184, 188, 194) Archivo digital (página 82) PhotostoGo (páginas 36, 119, 172, 176, 184) wikipedia (páginas 49, 184, 186, 188, 194) PhotoSipn (páginas 119, 159, 188) LatinStock (páginas 177, 189) Fotografía de portada

Archivo Digital

La presentación y disposición en conjunto y de cada página de Biología I son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier sistema o método electrónico, incluso el fotocopiado, sin autorización escrita del editor. D. R. © 2010 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. de C. V. Av. Universidad 767, Colonia del Valle. C. P. 03100, México, D. F. ISBN: 978-607-01-0521-0 Primera edición: mayo de 2010 Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 802 Impreso en México/Printed in Mexico

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Presentación

Biología I, de la nueva serie Santillana Bachillerato, se desarrolló de acuerdo con el programa de estudio de la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), la cual se basa en el enfoque por competencias, entendidas éstas como el conjunto de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que debes poner en práctica para enfrentar los retos planteados por tu entorno social y familiar, y en especial para incorporarte a la educación superior o al mundo laboral. En esta obra se presenta un modelo didáctico claro que contribuirá a que desarrolles las competencias propuestas en el programa de estudio de la asignatura. Te ofrece oportunidades para construir diversos saberes, así como para que apliques y uses los recursos tecnológicos disponibles como medios e instrumentos de comunicación. Biología I está organizado en cinco bloques; en el primero se reconoce la biología como la ciencia de la vida. Al principio se analiza la integración de esta ciencia, sus ramas y disciplinas principales y su interrelación con otras ciencias, disciplinas y áreas del conocimiento. Al final se analizan los procedimientos de la investigación científica, como herramientas poderosas en la construcción del conocimiento de los seres vivos. En el segundo bloque se identifican las principales características y componentes de los seres vivos a partir de los niveles de organización biológica, en los que se detallan las propiedades más relevantes de los bioelementos y las biomoléculas como los principales componentes de la vida. También se describen los procesos de replicación y síntesis proteica para que, en conjunto, se analicen las características distintivas de los seres vivos, como su estructura y función, metabolismo, reproducción y crecimiento, por mencionar algunas. En el tercer bloque se estudia la célula como unidad fundamental de la vida. Se parte de sus características básicas y clasificación para culminar con el estudio de su origen y evolución. Por último, se analiza la estructura y función de los principales componentes celulares. El cuarto bloque está dedicado a describir el metabolismo de los seres vivos. Para empezar, se analizan los diferentes procesos de transformación de energía para, posteriormente, estudiar con detalle los procesos metabólicos, reproductivos y de nutrición de los organismos, los cuales permiten entender la extensa biodiversidad del planeta. Finalmente, el quinto bloque se destina al estudio de la biodiversidad con un especial enfoque hacia cómo preservarla. Inicia con el estudio de los virus y el análisis sobre su consideración como seres vivos o entes relacionados con la vida. Se analizan también las principales características de clasificación de los seres vivos, a partir de los tres dominios de Woese, aunque se estudian también otros sistemas de clasificación que se han utilizado en la historia de la biología. Para concluir, se revisan las características distintivas del dominio Eukarya, donde se incluye el ser humano. Este libro, que se centra en el desarrollo de las competencias, no descuida el rigor de los conceptos biológicos, aunque hemos procurado presentarlos con un lenguaje claro, sencillo y directo, de tal manera que sea comprensible para ti. La nueva estructura del libro y la forma de abordar los temas están orientadas a lograr que obtengas un cabal conocimiento de la biología, así como que desarrolles las competencias que se indican en el programa de estudio. Para cumplir con estos propósitos, siempre se tuvo presente que el conocimiento y la comprensión no son suficientes, pues la biología no constituye una asignatura más que debas cursar para obtener un certificado, sino también una práctica destinada a transformar y mejorar tu vida y el entorno social, económico y ambiental.

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Contenido

Presentación

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Contenido

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Tu libro

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Bloque I. La Biología como ciencia de la vida

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1.1 La Biología: una ciencia integradora e interdisciplinaria Una invitación al estudio de la biología Breve reseña sobre la historia de la biología El campo de acción de la biología y sus principales divisiones La relación de la biología con otras ciencias Los niveles de organización de la vida La biología y la bioética Logros 1.2. El pensamiento científico ¿Qué es la ciencia? Logros Integración

Bloque II. Características y componentes de los seres vivos 2.1. Características distintivas de los seres vivos ¿Qué es la vida? Homeostasis

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Logros 2.2. Bioelementos que conforman a los seres vivos El origen de los elementos Los bioelementos El agua Logros 2.3. Biomoléculas orgánicas Las moléculas de los seres vivos Carbohidratos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos Logros 2.4. Replicación del ADN y síntesis de proteínas Ácido desoxirribonucleico (ADN) Síntesis de proteínas y ARN El código genético, la biología molecular y la ingeniería genética Logros Integración

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53 55 58 60 62 63 64 65 69

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Bloque III. La célula: unidad fundamental de la vida 76 28 29 30 33

3.1 Teoría celular La célula, el componente básico y fundamental de todos los seres vivos Postulados básicos de la

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teoría celular: unidad de función y unidad de origen Teorías actuales que explican el origen de las primeras células Logros 3.2. Tipos celulares Células procarióticas y eucarióticas Evolución celular Células vegetal y animal Logros 3.3 Estructura y función de los principales componentes celulares Membrana celular: estructura, función y transporte Citoplasma celular Organelos relacionados con la elaboración y transporte de insulina Mitocondrias Organelos de almacenamiento y degradación celular Estructuras de movimiento celular Logros Integración

Bloque IV. Metabolismo

80 82 89 90 91 94 96 99

Enzimas Logros 4.3. Nutrición La nutrición en los organismos autótrofos La nutrición en los organismos heterótrofos Logros 4.4. Respiración Respiración aerobia Respiración anaerobia Logros Integración

129 133 134 135 143 145 134 147 152 155 156

100 102 107

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4.1 Los procesos de transformación de energía 117 Los tipos de energía en los seres vivos 118 Reacciones exotérmicas y endotérmicas 122 Estructura y función del ATP 124 Logros 125 4.2. Metabolismo 126 Anabolismo y catabolismo 127

Bloque V. Biodiversidad

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5.1 Los virus Características de los virus Clasificación de los virus Enfermedades virales Logros 5.2. Clasificación de los seres vivos Historia de la clasificación de los seres vivos Logros 5.3. Las bacterias Los procariontes Las diferencias entre el dominio Bacteria y Archaea Logros 5.4. Dominio Eukarya Los cuatro reinos del dominio Eukarya Logros Integración

159 160 165 166 167

184 197 198

Bibliografía

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Tu libro

Tu libro Biología I está conformado por cinco bloques, organizados con el propósito de apoyarte en la integración de los saberes necesarios para alcanzar determinados niveles de desempeño. Cada bloque contiene dos o más secuencias didácticas y se organizó de la siguiente manera:

Entrada De entrada Reactivación

Elementos del bloque

Secuencia didáctica

Recuperación de información disponible

Conocimientos Desarrollo

Actitudes Habilidades

Logros

Producto

Integración

Entrada de bloque

Al principio de cada bloque encontrarás las unidades de competencia y los contenidos por estudiar: conocimientos (saber), habilidades que debes poner en práctica para desarrollar tus competencias (saber hacer) y las actitudes que has de adoptar (saber ser).

Secuencia didáctica De entrada

Expone los indicadores de tu desempeño, el producto (presentaciones, informes, investigaciones, etcétera) que deberás obtener al finalizar la secuencia y después de realizar las actividades y potenciar los atributos de las competencias genéricas durante la secuencia.

Reactivación Presenta preguntas de evaluación diagnóstica que te permiten recuperar la información que ya conoces y la relación que tiene con el tema por estudiar, de modo que te ayuda a explorar tus conocimientos. Desarrollo

Apartado principal de la secuencia que contiene los conocimientos establecidos en el programa de estudio y las actividades necesarias para que alcances las unidades de competencia. La información y las actividades están organizadas en torno a los ejes de trabajo que se presentan en la siguiente página, los cuales pueden ser simultáneos.

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Desarrollo

¿Qué necesito saber (conocimientos)… ¿Qué necesito saber hacer (habilidades)…

para elaborar los productos de mi aprendizaje?

Además de los elementos mencionados, cada secuencia incluye diferentes secciones y cápsulas que te permitirán desarrollar o ejercitar tus habilidades, descubrir tus actitudes y manifestarlas en los productos a partir de estrategias de aprendizaje. Entre ellos están: Actividad. Presenta una o varias estrategias de aprendizaje mediante las cuales aprenderás diversas maneras de resolver problemas al mismo tiempo que desarrollas diferentes competencias. Competencias genéricas. Actividades para relacionar los saberes con el desarrollo de una o varias competencias genéricas. En el laboratorio. Te presenta actividades prácticas que podrás realizar mediante los procedimientos y metodologías de la investigación científica. Espacio tecnológico. Incluye el uso de las tecnologías de información y comunicación que habrás de consultar para investigar, extraer información y relacionar datos. Propone el uso práctico de los recursos multimedia o computacionales con el fin de enriquecer los saberes de la secuencia, así como la reflexión acerca de cuestionamientos éticos y ambientales. Conexiones. Presenta los vínculos con otras asignaturas, con tu vida cotidiana en familia y en tu comunidad. Datos a la mano. Brinda información interesante en cifras, gráficas y cuadros. Glosario. Contiene definiciones de los vocablos técnicos más relevantes o poco usuales. Palabras en el tiempo. Te permite conocer la evolución de las palabras y las variantes de su empleo. Puede incluir su raíz etimológica y su uso contextual. Bajo el microscopio. Ofrece información para profundizar y ampliar tus saberes. Portafolio de evidencias. Sugiere los productos parciales que deberás incluir en tu portafolio de evidencias, el cual integrarás y utilizarás durante el curso. Recuerda que tú debes crear este portafolio para evidenciar tu aprendizaje. Las páginas de Internet en algunas de las secciones o cápsulas están referidas como enlace con un número. Para acceder a él hay que entrar en la página www.bachilleratoenred.com.mx/enlaces/bio1 y dar clic en el número que corresponde. Logros

Espacio para revisar tus aprendizajes con base en lo que reuniste en tu Portafolio de evidencias y elaborar un producto final que te servirá para alcanzar la unidad de competencia, así como reflexionar sobre lo que aprendiste y/o lo que te falta conseguir. Es un momento oportuno para demostrar lo que aprendiste resolviendo diversos ejercicios que presentan un mayor grado de complejidad.

Integración del bloque

Para cerrar el bloque, después de las secuencias encontrarás actividades que te ayudarán a integrar tus saberes y evaluar tu desempeño para alcanzar la unidad de competencia planteada en la entrada del bloque. En esa parte hallarás: Síntesis con ejercicios para resumir y recapitular los saberes del bloque, y Sinergia con preguntas y actividades para recordar, explicar, aplicar, analizar, opinar, crear y reflexionar, de manera que te des cuenta de los saberes que adquiriste. Además, se incluyen ejercicios de autoevaluación, coevaluación y evaluación. 7

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Bloque

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La biología como ciencia de la vida mo así co

plica-

sus a

, ncias ras cie a. t o n n o li ción c discip terrela o de esta in u s c tífi ía, cia iolog r cien peten e la b el carácte m d o c io estud ad de SER iendo Unid bloque: po de , reconoc ABER m S a resoc e l a t ara la e En es tificarás e a cotidian p o d n ativ id lemas rticip • Ide es en la v ACER • Pa n de prob ativa. H cion R e n or lució SABE cto d cació colab nera e del impa gía la apli a , r m e c nt iolo e las cono nscie e la b R • Re ada una d logía. • Co vances d la SABE c io e n e b d . d r co los a tudio iedad rrolla s de la logía de es la soc para desa izaje rama nar la bio rimeno n p e m d o ca lacio expe nes apren puest • El • Re s ciencias gía. ivisio • Dis idades de a crítica. . a biolo cipales d n de la s r t o iale activ a postur ticintes acció y soc s prin un la par eros tales r los difere ción n • La campo de e o d c o añ os del aniza eres plica gía comp spetu • Ex les de org biolo gía. • Re n de sus los s e e biolo ión de la d iv n a, ria pació e. relac mate a, físic s de la • La la químic eografía e en cla s. ,g odo r un s o t con a é iv ic v m t l má ar e solve mate tica. Emple o para re á ani• g m r c r o o ífi f lo t in cil . cien : les de a sen esis y dim s nive la materia r, le o b L pro ipót • cos tisula n de truir h s científi os n zació , celular, l y ecoo lo r C e o d a • u ic mo comp quím o, individ vivos. señar s para ser ic s e n lo s ser básicas orgá csencil de lo s vas te s. , o a lógico acterística d ic a s nue gía y t b la á r m r a lo te s ca lacion rifila bio ia: sis • La • Re gías con cienc jetiva, ve . s e b de la n o nolo le. ente dica, licacio metó modificab del s imp ar críticam icos u s y s s ét xion cable acterística plicado Refle s aspecto as a r • a o lo ev sc ífic sobre de las nu as a la • La odo cient o ad s c u . li mét l p ía e d ías a iolog g b lo la o a tecn tir gía. discu biolo izar y s t e a n m tacio oble • Pr e las apor la vida sobr iología a b de la te iana. críticamen e id t co r a s n e d flexio avanc • Re ca de los importan u s acer y logía ciedad. la bio so ra la a cia p

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La biología: una ciencia integradora e interdisciplinaria De

1.1

entrada

Indicadores de desempeño Al concluir esta secuencia, serás capaz de formarte un concepto propio sobre esta ciencia, a partir de tu aprendizaje sobre su campo de estudio, las relaciones que mantiene con otras ciencias y las disciplinas que de ella se han generado. Además, describirás cómo ha contribuido esta ciencia al desarrollo biotecnológico de la humanidad y, por tanto, a tu vida cotidiana a partir de la comprensión de los niveles de organización de la materia. Producto Periódico mural sobre el papel de la biología en tu vida cotidiana. Competencias genéricas Las actividades presentadas en esta secuencia te ayudarán a desarrollar los siguientes atributos de las competencias genéricas: 4.1. Expresar ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. 4.3. Identificar las ideas clave en un texto o discurso oral e inferir conclusiones a partir de ellas. 5.2. Ordenar información de acuerdo con categorías, jerarquías y relaciones. 5.6. Utilizar las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 6.1. Elegir las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discriminar entre ellas de acuerdo con su relevancia y confiabilidad. 7.3. Articular saberes de diversos campos y establecer relaciones entre ellos y tu vida cotidiana. 8.2. Aportar puntos de vista con apertura y considerar los de otras personas de manera reflexiva. Competencias disciplinares básicas El contenido de esta secuencia está estructurado para ayudarte a desarrollar las siguientes competencias disciplinares básicas: • Establecer la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. • Relacionar los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.

Ésta podría ser la imagen que la mayoría de las personas tiene de un biólogo, científico o investigador de las ciencias biológicas, sin embargo, ¿será atinada esta percepción? Durante esta secuencia podrás analizarlo.

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Reactivación. 1. ¡La vida es maravillosa! Sin embargo, para el filósofo, el poeta y el biólogo, esta frase tiene significados distintos. Elabora un escrito donde expliques tu noción de lo que es y representa la vida para ti y cómo la valoras desde los puntos de vista filosófico, biológico e incluso poético. 2. Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: a) b) c) d) e)

¿Cómo definirías la biología? ¿Tienes alguna relación con los resultados del trabajo de los biólogos? ¿Desde cuándo crees que existe la biología? ¿Cuáles crees que son las herramientas e instrumentos básicos de un biólogo moderno? ¿Cómo y en qué trabaja un biólogo?

Una invitación al estudio de la biología

La biología estudia todos los procesos que llevan a cabo las diversas formas de vida, tanto interna como externamente.

palabras en el

El término biología proviene del té latín bios, que significa “vida” y logos “razonamiento”, “conocimiento” o “estudio”. Treviranus, en 1802, escribió en uno de sus escritos: la biología estudiará las distintas formas de vida, las condiciones y las leyes que rigen su existencia y las causas que determinan su actividad. En la actualidad, muchos investigadores coinciden en que la biología es la ciencia que estudia la vida, aunque ese conocimiento debe servir para beneficio del ser humano, el ambiente, el planeta y la propia vida.

Todos los días, mediante un breve ejercicio de observación de tu entorno, podrás plantearte preguntas relacionadas con el conocimiento que aporta el estudio de la biología. ¿Cómo explicar el origen de los alimentos y el crecimiento de tus uñas?, ¿la aparición de una molesta gripe y la acción de las vitaminas que refuerzan tu sistema inmunitario?, ¿la caída de las hojas de los árboles en el otoño y su florecimiento en la primavera? Si lees el periódico, encontrarás artículos que informan sobre el descubrimiento de nuevos tratamientos contra el cáncer, el cultivo de organismos modificados genéticamente o acerca de cómo se producen tejidos humanos en el laboratorio. En relación con los diversos acontecimientos científicos que afectan tu vida y la de la sociedad, leerás sobre algunas polémicas relacionadas con los efectos de los cultivos transgénicos, la clonación, las epidemias o el bioterrorismo. En fin, sería una larga lista de hechos cotidianos que tienen que ver con el conocimiento de la biología y, en la actualidad, es necesario estar informado sobre sus principios, pues de ello dependerá que, en un futuro, tomes decisiones y posiciones en relación con la salud y el ambiente y, de esa manera, participes activamente con la sociedad. La biología es una ciencia relativamente nueva, aunque el estudio de los seres vivos ha acompañado a la humanidad desde las primeras sociedades, pues, como especie, hemos dependido del conocimiento de la Naturaleza. El campo de estudio de la biología es precisamente el conocimiento de nuestro entorno natural: cada uno de sus componentes vivos, sus características, las interrelaciones entre éstos, su origen y desarrollo, las transformaciones que ocurren ante determinados efectos y a lo largo del tiempo, su utilidad para el bienestar humano y su incidencia en la salud.

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Breve reseña sobre la historia de la biología El acercamiento del ser humano con el conocimiento del mundo vivo inició, quizá, con la observación y el reconocimiento de los ciclos de vida, así como de los propios procesos de nacimiento, crecimiento, muerte, salud y enfermedad de plantas y animales que usaba de manera cotidiana. Los primeros escritos conocidos relacionados con el estudio de plantas y animales los realizaron las civilizaciones chinas varios milenios antes de nuestra era y describen, entre otros aspectos, el cultivo del gusano de seda, el reconocimiento y uso de plantas medicinales, así como técnicas de acupuntura. Otras culturas, como la hindú, la egipcia y las mesopotámicas, también tuvieron avances importantes en el conocimiento de los seres vivos. En Egipto, por ejemplo, se construyeron jardines botánicos y zoológicos, mientras que en la antigua Grecia se estudiaron los seres vivos desde un enfoque más científico. Anaximandro, en el siglo VI a. de C., hablaba de adaptación y del origen acuático de la vida, y Aristóteles, en el siglo III a. de C., realizó la primera clasificación científica de los seres vivos y estableció un método de estudio. Durante la Edad Media hubo un declive en los aportes científicos, pues la actividad intelectual se concentró en la religión. No fue sino hasta el siglo XV, durante el Renacimiento, cuando se volvieron a retomar las investigaciones sobre los fenómenos naturales, con métodos de estudio basados en la experimentación y la medición. En el siglo XVII, el invento del microscopio fue el gran trampolín que permitió el despegue de la biología como la ciencia que hoy conocemos. Desde entonces, y hasta el siglo XIX, muchos naturalistas y médicos se dedicaron a conocer por separado las características de plantas y animales. Sin embargo, la biología, como la ciencia que integra los diversos estudios acerca de los seres vivos, nace en la época de la Ilustración (siglo XIX), cuando Jean-Baptiste Lamarck y Gottfried Treviranus utilizan por primera vez, en 1802, el término “biología” al referirse al estudio científico que integra los diferentes aspectos relacionados con los seres vivos.

El campo de acción de la biología y sus principales divisiones De manera general, la biología se entiende como el estudio de todos los seres vivos, por tanto, definir su campo de estudio resulta bastante obvio: todo lo que esté vivo o tenga relación con la vida será objeto de interés para los actuales biólogos. Sin embargo, en los últimos dos siglos, los estudios biológicos se han tenido que ubicar en diferentes campos particulares debido a la gran cantidad de conocimientos generados y de tan diversa índole, aunque esto no ha hecho que se pierda de vista el marco integrador de la biología. Además, es necesario considerar que se pueden encontrar interrelaciones entre las divisiones de la biología, a pesar de su especialización.

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el croscopio

Las culturas mesoamericanas desarrollaron también importantes conocimientos sobre los seres vivos y sus ciclos de vida; prueba de ello es la domesticación de diversas especies de plantas, como el maíz, la calabaza, el chile y el tomate; además, contribuyeron con amplios conocimientos para el tratamiento de distintas enfermedades mediante la herbolaria.

Espacio Tecnológico Si quieres conocer más acerca de la historia de la biología, visita la página http://www.bachilleratoenred.com.mx/enlaces/bio1 y da clic en el enlace 1.

La cantidad y diversidad de conocimientos acerca de los seres vivos ha conducido, necesariamente, a la especialización en diferentes campos de estudio.

Por ejemplo, en un principio sólo se reconocían dos grandes campos: la botánica, dedicada al estudio de las plantas, y la zoología, al de los animales. Más tarde, surgen de estas ciencias especialidades como la micología, que es el estudio de los hongos, y la ictiología o estudio de los peces, entre muchas otras ramas y disciplinas. 11

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Con la invención del microscopio y el descubrimiento de los microorganismos, surge la disciplina conocida como microbiología, en la que se incluyen las ramas de la protozoología (estudio de los protozoarios) y la bacteriología (estudio de las bacterias). De igual manera, gracias al microscopio, se inicia el estudio detallado del funcionamiento celular, con lo que nace la disciplina llamada citología o biología celular, en la que se estudian los tejidos en su rama conocida como histología. Con las nuevas tecnologías y métodos de investigación científica, se enriquecieron los conocimientos que ya se tenían acerca de las estructuras de plantas y animales, incluido el cuerpo humano; es decir, se redefinió la disciplina de la anatomía, aunque desde el punto de vista biológico entendido como el estudio de las funciones de cada célula, tejido, órgano y sistema de las plantas y animales, lo cual también redefinió las ramas de la fisiología animal y vegetal. Las investigaciones sobre la composición química de los seres vivos y las transformaciones en la materia que los conforma dieron lugar a la disciplina conocida como bioquímica. La herencia biológica y la manera como se transmiten características de padres a hijos son estudiadas por la genética, y la genómica se apoya en la biología molecular para el conocimiento de la composición química particular de cada una de las unidades de transmisión de los caracteres hereditarios, los genes, conformados por moléculas de ADN. Aunado a esto, los cambios que han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra y de las especies son explicados por la evolución, que se relaciona estrechamente con la paleontología.

Actividad Hasta aquí se ha explicado el objeto de estudio sólo de algunas de las divisiones de la biología, sin embargo, existen muchas más. Por esta razón, es momento de que investigues e identifiques qué es la biología, cuál es su campo de estudio y cuáles son sus principales divisiones.

portafolio D E

E V I D E N C I A S

Guarda tu informe de investigación.

1. Con el apoyo de su profesor o profesora, elaboren entre todos una lista con por lo menos diez fuentes de información que consideren las más confiables para realizar investigaciones para este curso, las cuales pueden ser libros universitarios o especializados en alguna disciplina, revistas científicas o de divulgación, páginas de Internet sobre educación biológica, entre otras. Recuerden guardar esta lista, pues les será útil para todo el curso. 2. Una vez elaborada la lista con el debido consenso, realiza una investigación sobre el concepto de biología y su campo de acción. 3. Una manera de analizar las divisiones del campo de acción de la biología es a partir del análisis de sus cuatro paradigmas fundamentales y el paradigma unificador de la biología. Investiga en las fuentes seleccionadas esta manera de dividir la biología. 4. Una vez reunida tu información, elabora un informe en el que analices, discutas y expongas los diferentes conceptos de la biología y los campos de estudio que cada autor te refirió. Además, debes incluir un cuadro comparativo sobre las divisiones de esta ciencia que encontraste en cada fuente. 5. Para finalizar, incluye en tu informe, a manera de conclusión, tu propio concepto de biología, el campo de estudio general que consideres más adecuado para ésta y un mapa conceptual sobre las principales divisiones de esta ciencia.

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La relación de la biología con otras ciencias Como ya lo hemos mencionado, los biólogos estudian todos los aspectos de los seres vivos. Entre ellos, podemos mencionar los compuestos químicos que los conforman y la manera como los obtienen del medio y los transforman. Todo esto se ha sabido a partir de los conocimientos que aporta la química. La biología se vincula con la física para explicar la manera en que los organismos obtienen y transforman la energía, sus relaciones y dependencias, como la humedad, salinidad, temperatura, composición del suelo y de la atmósfera, entre otras. Los mecanismos de transporte de sustancias desde las raíces de un árbol hasta sus hojas más altas (capilaridad), la manera en que funciona el corazón de una jirafa para enviar sangre hasta su cerebro (hidráulica) o los procesos por los que entran y salen sustancias de una célula (ósmosis), son sólo algunos de los ejemplos más comunes entre los conocimientos biológicos y físicos. La biología, como toda ciencia, requiere para muchos fenómenos medir y obtener datos precisos que le permitan comparar y verificar cambios; además, necesita ubicar acontecimientos en el tiempo y espacio geográfico, de allí su relación estrecha con las matemáticas y la geografía. En la actualidad, los avances tecnológicos, como las computadoras e Internet, permiten realizar modelos y simulaciones con los que se pueden predecir eventos, como el crecimiento de las poblaciones, las respuestas de los ecosistemas a ciertas condiciones climáticas, etcétera. Por lo mismo, la informática también se considera como una de las disciplinas con las que la biología mantiene relaciones estrechas.

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Los conocimientos científicos generados en el campo de la física y la química se aplican en el desarrollo de herramientas e instrumentos que favorecen la investigación en los diversos campos de la biología. Por ejemplo, el desarrollo del microscopio electrónico, una herramienta muy útil en la microbiología, no hubiera sido posible sin la integración de los conocimientos de la óptica y de las propiedades de los metales, como el oro, ya que la mezcla de estos conocimientos ha podido generar imágenes inimaginables del mundo microscópico.

Con esto, podrás darte cuenta de que la biología no sólo tiene relaciones entre sus propias disciplinas, ramas o campos de estudio, sino que también integra conocimientos y procedimientos que se desarrollan en otras ciencias, áreas y disciplinas, como pueden ser la química, la física, las matemáticas, la informática y la geografía. Finalmente, estas ciencias se ocupan también de explicar aspectos generales de la Naturaleza que la biología utiliza y aplica en el estudio de los seres vivos.

Actividad La biología no sólo tiene relación con otras ciencias exactas o experimentales, sino que también utiliza los conocimientos y métodos de las ciencias sociales y administrativas. Un ejemplo de esto son las Manifestaciones de Impacto Ambiental (MIA) que se elaboran con el apoyo de muchos expertos, entre ellos los biólogos, y que tienen como finalidad estudiar la viabilidad de un proyecto de infraestructura sin repercusiones hacia el ambiente. 1. Formen equipos de cinco integrantes para realizar la siguiente actividad. 2. Entren en la página http://www.bachilleratoenred.com.mx/enlaces/bio1 y den clic en el enlace 2, donde podrán elegir y descargar las MIA que se han presentado ante la Semarnat en los últimos años; sólo tienen que seguir los pasos sencillos que ahí se indican para lograrlo. portafolio 3. Lean una de las manifestaciones y elabo- D E E V I D E N C I A S ren un mapa conceptual sobre las relaciones que mantienen las diferentes ciencias, Guarden su imapa conceptual. disciplinas, áreas y campos de estudio involucradas en ella.

L microscopios electrónicos Los rrequieren de computadoras que coordinen su funcionamiento, registren y procesen las imágenes que obtienen.

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Espacio Tecnológico Da clic en el enlace 3, donde encontrarás un artículo de divulgación sobre la relación entre las ciencias biológicas y la tecnología. Lee el artículo, identifica sus ideas clave y elabora un ensayo en el que expliques esta relación. Guarda tu ensayo y envíalo como archivo adjunto al menos a tres compañeros, pidiéndoles que te retroalimenten con comentarios. Modifica tu ensayo a partir de las observaciones y, finalmente, entrégalo a tu profesor.

Biología y tecnología Las ciencias biológicas, por medio del estudio y conocimiento de los seres vivos, han permitido el desarrollo de tecnologías que facilitan muchas de nuestras actividades diarias. Por ejemplo, con los aportes de la anatomía y la fisiología humanas y el conocimiento del origen, síntomas y evolución de un sinnúmero de enfermedades, se han desarrollado medidas para prevenirlas, tratarlas y curarlas, tal es el caso de la elaboración de antibióticos, analgésicos, antiinflamatorios, antivirales, vacunas, así como métodos quirúrgicos, de análisis clínicos, etcétera. Las mejoras en las formas de producción de alimentos de origen vegetal y animal se basan en el conocimiento de sus ciclos de vida, funcionamiento y requerimientos. Así, se han producido no sólo fertilizantes y semillas mejoradas, sino también plaguicidas, sistemas de cultivo hidropónico y de riego, alimentos balanceados y diversas maneras de madurar y conservar nuestros recursos alimentarios. La producción pesquera también se basa en el conocimiento de los peces, moluscos y crustáceos que solemos incluir en nuestros alimentos, el cual ha permitido desarrollar técnicas de cultivo acuícola o acuicultura y métodos adecuados de captura y conservación de productos. Por otro lado, la investigación biológica ha requerido el desarrollo de métodos, técnicas y herramientas que permiten el estudio de la vida. Los inventos, como el microscopio electrónico, diversas técnicas de tinción de tejidos y células, diferentes tipos de cultivos para bacterias, la conservación de ejemplares, análisis bioquímico, entre muchas otras, han contribuido al conocimiento profundo de la vida, de la cual todavía falta mucho por conocer.

Los niveles de organización de la vida La materia que conforma el Universo se encuentra organizada en diferentes estructuras, desde las más simples, como son las partículas subatómicas, hasta las más complejas, que es la biosfera. Reconocer esta organización en distintos niveles facilita la comprensión de nuestro objeto de estudio: la vida.

Desde el primer nivel de organización, que es subatómico, hasta el nivel de la biosfera, se producen interacciones permanentes.

Cada nivel de organización incluye los niveles inferiores y, a su vez, forma parte de los niveles superiores. Sin embargo, lo más importante es que cada nuevo conjunto se caracteriza por ser más que la suma de sus partes, ya que en cada nivel de organización sucesivo aparecen propiedades que no se encontraban en ninguno de los niveles previos. Lo anterior se conoce como propiedades emergentes. Por ejemplo, una molécula de cloruro de sodio tiene propiedades diferentes de la suma de las propiedades de los átomos que la conforman (sodio y cloro). De la misma manera, una célula cualquiera tiene propiedades diferentes de las de las proteínas, lípidos, carbohidratos, agua y sales minerales que la forman, y un organismo multicelular tiene propiedades nuevas y diferentes de las células que lo constituyen. De todas las propiedades emergentes, sin duda, la más maravillosa es la que surge en el nivel de una célula individual, y es nada menos que la vida. El conjunto de las interacciones que ocurren entre los componentes de cada nivel de organización determina sus propiedades.

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Actividad De manera general, los niveles de organización de la materia son diez y se enlistan a continuación: a) Átomos y moléculas. Partículas muy pequeñas que constituyen la materia tal como la conocemos en la Tierra. b) Célula. Unidad fundamental de la vida. c) Tejido. Conjunto organizado de células del mismo tipo que llevan a cabo una determinada función. d) Órgano. Unidad estructural formada por más de dos tejidos que lleva a cabo alguna función específica dentro de otro sistema. e) Sistema. Dos o más órganos que interactúan entre sí. f) Organismo. Individuo formado por diversos tipos de células, organizadas en tejidos, órganos y sistemas que interactúan de manera específica y diferenciada. g) Población. Conjunto de organismos de la misma especie que viven en un lugar determinado. h) Comunidad. Conjunto de poblaciones en un lugar determinado. i) Ecosistema. Comunidades que interactúan con su ambiente físico, donde ocurren entradas y salidas de materia y energía. j) Biosfera. Todas las regiones del planeta donde se desarrolla la vida. 1. Relaciona cada una de las imágenes escribiendo en el paréntesis el inciso de la descripción que le corresponde.

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La biología y la bioética Los avances de la biología desarrollados en los últimos años, junto con todas sus contribuciones al bienestar humano, han conducido a diversos cambios en cuestiones fundamentales en el pensamiento, valores y conducta con respecto a la Naturaleza, en las relaciones entre las personas y en la propia percepción de salud y enfermedad. El desarrollo científico y tecnológico plantea, desde hace algunas decenas de años, la necesidad de hacerse nuevas preguntas y enfrentar desafíos inimaginables. En la actualidad, este desarrollo impacta en las personas, familias y grupos sociales de diferente manera, aunque podemos decir que, en términos generales, estas nuevas situaciones nos obligan a tomar determinadas decisiones y elegir entre distintas opciones. Por ejemplo, el conocimiento de las interrelaciones entre los factores bióticos y físicos de la biosfera explica cómo han contribuido las actividades humanas a la generación de graves problemas ambientales, por lo que es fundamental promover nuevas formas de consumo de bienes que provienen de la Naturaleza, así como nuevas formas de eliminación de desechos. Asimismo, la posibilidad de donar o recibir sangre u órganos en trasplantes, la inseminación artificial en humanos, el conocimiento del sexo y estado de salud de un feto, la decisión de prolongar o no la vida de una persona en estado de coma, la facultad de decidir el cambio de sexo, la experimentación médica y científica en animales y humanos, tan sólo son algunos de los ejemplos en los que ponemos en tela de juicio los principios éticos aprendidos en nuestro contexto cultural y social. La reflexión sobre todas estas cuestiones ha dado como resultado la creación de una nueva disciplina biológica denominada bioética. Existen diversas organizaciones, tanto civiles como gubernamentales, que se encargan de otorgar juicios de acción ante diferentes situaciones en las que se vean perjudicadas la salud, el bienestar humano o el ambiente y donde la bioética desempeña un papel muy importante.

competencias genéricas Participas y colaboras de manera efectiva en equipos diversos. 1. Reúnete con tres o cuatro compañeros más y formen un equipo de trabajo. 2. Elijan uno de los temas que puedan generar controversia y donde la bioética tenga un papel fundamental en la toma de decisiones con repercusiones sociales, por ejemplo, la eutanasia, el aborto, la experimentación científica en animales, etcétera. 3. Investiguen los últimos avances científicos y tecnológicos relacionados con el tema que eligieron, así como las decisiones sociales que han tomado algunas naciones al respecto, tanto en favor como en contra. 4. Lleven a cabo un breve debate entre los integrantes del equipo que estén en favor y en contra de estas prácticas y, de manera colaborativa, lleguen a una conclusión, suponiendo que ésta deberá encausar el curso de una acción gubernamental con repercusiones sociales inmediatas. 5. Expongan su conclusión ante el resto de los equipos y denles oportunidad de contraargumentar su conclusión. Al final, hagan una votación para saber si su conclusión fue aceptada por la población, es decir, por todo el grupo.

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Guarden su propuesta de ley.

Como podrás darte cuenta, las decisiones en las que la bioética tiene un papel imporC tante no son fáciles de tomar y siempre serán motivo de polémica en las sociedades. t ¿Qué acciones llevas a cabo para contribuir en las decisiones sociales de tu comunidad, estado o país?

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Logros Con lo que hasta ahora has aprendido y el contenido de tu portafolio, realiza el producto final de esta secuencia, contesta las preguntas de reflexión y demuestra lo que aprendiste. Producto • Reúnete con tu equipo de trabajo y elaboren un periódico mural donde expongan situaciones cotidianas en las que aprecien la importancia del conocimiento que la biología ha aportado a las sociedades. Pueden ilustrar con imágenes de Internet, recortes de periódicos y revistas, dibujos, pinturas, graffiti y demás herramientas gráficas. • Coloca, para cada ejemplo que ilustres en tu mural, una breve explicación sobre las áreas o disciplinas involucradas, las ciencias con las que la biología tuvo que relacionarse para lograr ese conocimiento, así como el nivel o niveles de materia en que actúa esa situación. • Organicen, con la ayuda de su profesor o profesora, una exposición de murales donde puedan apreciar su creatividad y retroalimentar su información sobre el campo de estudio de la biología, su interrelación e interdisciplinaridad. En esta exposición, un integrante de cada equipo se quedará al lado de su mural, mientras los demás visitan los murales de los otros equipos, este turno de exposición se alternará entre los integrantes del equipo durante el tiempo que establezca el profesor o profesora. Reflexiona • ¿Cómo te imaginas la calidad de vida en el planeta si no tuviéramos la capacidad de crear vacunas o medicamentos derivados del conocimiento biológico? • ¿Podrías mencionar alguna ciencia o disciplina que no tenga nada que ver con la biología, considerando que todas éstas fueron creadas y son llevadas a cabo por seres humanos que compartimos un mismo ambiente? • ¿Conoces la legislación ambiental de nuestro país? ¿Respetas lo que conoces de ella? Demuestra lo que aprendiste 1. Escribe el concepto de biología.

2. ¿Cuál es el campo de estudio de la biología?

3. Menciona al menos cinco disciplinas biológicas y su campo de estudio.

4. Indica dos aportes a la biología de la química, la física, las matemáticas y la geografía.

5. Escribe, de manera ordenada, los niveles de organización de la materia.

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El pensamiento científico De

entrada

Indicadores de desempeño Con lo que aprendas en esta secuencia, serás capaz de ubicar la biología como una ciencia experimental, ya que podrás distinguir sus características fundamentales como ciencia. Además, elaborarás y comprobarás hipótesis utilizando un criterio científico, el cual te permitirá analizar los beneficios que ha aportado la biología a la sociedad. Producto Artículo científico sobre un tema biológico de tu interés. Competencias genéricas En esta secuencia, desarrollarás los siguientes atributos de las competencias genéricas en el momento de realizar las actividades que en ella se presentan. 3.3. Cultivar relaciones interpersonales que contribuyen a tu desarrollo humano y el de quienes te rodean. 5.4. Construir hipótesis y diseñar y aplicar modelos para probar su validez. 5.5. Sintetizar evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 8.1. Proponer maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. Competencias disciplinares básicas • Identificar problemas, formular preguntas de carácter científico y plantear las hipótesis necesarias para responderlas.

Reactivación 1. Con lo que sabes sobre las ciencias experimentales y lo que aprendiste sobre la biología como ciencia, su campo de estudio y las relaciones intrínsecas y con otras ciencias en la secuencia anterior, sin duda tendrás una idea de las características básicas de estas ciencias y cómo se estructuran. Elabora un mapa conceptual que sistematice esta estructura a partir de los siguientes términos: conocimiento, ciencia, hipótesis, experimentación, modelo, sistema, objetivo, verificable y comprobable. 2. Lee la siguiente cita y reflexiona a partir de su lectura para que, más adelante, escribas un ensayo de media cuartilla cuyo título sea “La metodología científica”, en el cual quede implícito tu noción sobre el pensamiento científico. Llegará la época en que la investigación diligente y prolongada sacará a la luz cosas que hoy están ocultas. La vida de una sola persona, aunque estuviera dedicada por completo al cielo, sería insuficiente para investigar una materia tan vasta… por tanto, ese conocimiento sólo se podrá desarrollar a lo largo de sucesivas edades… muchos son los descubrimientos reservados para las generaciones futuras cuando se haya borrado el recuerdo de nosotros… Séneca (siglo I). Cuestiones naturales, en Carl Sagan, Cosmos.

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¿Qué es la ciencia? Cada uno de los seres humanos que poblamos este planeta hemos aprendido a ver e interpretar su funcionamiento natural. Las preguntas que nos hacemos cuando observamos algunos hechos o cambios en la Naturaleza, las contestamos por lo general con base en los conocimientos, creencias e ideas que constituyen nuestra particular manera de pensar, conformada por los aprendizajes que hemos adquirido en la sociedad y la cultura a la que pertenecemos. Por tanto, podrás comprender que, así como hay gran diversidad de culturas, también la hay de maneras de ver y conocer el mundo. A lo largo de la historia también han surgido diferentes maneras de explicar lo que sucede en la Naturaleza, una de ellas es la ciencia. Ésta es una construcción humana que, según Mario Bunge, “se nos aparece como la más deslumbrante y asombrosa de las estrellas de la cultura cuando la consideramos un bien por sí mismo, esto es, como un sistema de ideas establecidas provisionalmente (conocimiento científico) y como una actividad productora de nuevas ideas (investigación científica)”.

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Tras haber estudiado Física y Matemáticas, Mario Augusto Bunge, investigador de nacionalidad argentina, se ha dedicado a la filosofía de la ciencia, disciplina que analiza la actividad científica y la naturaleza del conocimiento científico. Entre sus obras más destacadas, está La ciencia, su método y filosofía. Mario Augusto Bunge (21 de septiembre de 1919 - presente).

Las características básicas de la ciencia Los conocimientos que reconocemos científicamente pretenden explicar lo que ocurre en el ambiente natural y, por tanto, son útiles en la medida en que permiten predecir el acontecimiento de hechos en determinadas circunstancias estudiadas. Difieren de otro tipo de conocimientos, sobre todo, por haberse construido con base en principios y métodos que le otorgan confiabilidad, veracidad y certeza, por ser comprobables. Asimismo, para diferenciar las propuestas científicas de otro tipo de explicaciones, basta con describir sus características básicas: 1. Las explicaciones proporcionadas por la ciencia deben ser verificables, esto es, que se puedan reproducir y confirmar mediante distintos procedimientos, en muchos casos experimentales, lo cual proporciona certeza y confiabilidad. Esta característica se debe a que la ciencia basa sus explicaciones en una manera particular de estudio e investigación que busca ser rigurosa. Además, los científicos procuran acumular la mayor cantidad posible de elementos de prueba que sustenten sus afirmaciones, aunque le dan especial importancia a la búsqueda de casos en los que no se cumplen sus suposiciones o hipótesis, pues parten del principio de que una sola conclusión que no concuerde con los hechos tiene más peso que mil confirmaciones. 2. La ciencia es sistemática. El simple hecho de que los conocimientos científicos formen parte de un sistema coherente define a la ciencia como sistemática. Sin embargo, es importante analizar que los científicos trabajan con ideas, modelos o imágenes que pueden combinarse de acuerdo con ciertas reglas, a fin de producir nuevas ideas que expresen conocimientos desconocidos hasta entonces. Además, la ciencia es sistemática, porque las ideas o conocimientos producidos por la ciencia no se “amontonan” de manera caótica ni simplemente de manera cronológica, sino que se organizan en sistemas de ideas o conjuntos ordenados e interrelacionados.

Hipótesis. Suposición que se establece provisionalmente como base de una investigación y que más tarde puede ser confirmada o negada a partir del análisis de los resultados. Sistema. Conjunto de reglas o principios sobre una materia racionalmente enlazados entre sí.

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En términos científicos, una teoría es más que una mera especulación, conjetura o suposición, contexto en el que se usa cotidianamente. Una teoría científica es un modelo intelectual o explicación general basada en evidencias; sirve para interpretar observaciones y datos y está en constante revisión por parte de la comunidad científica. Jean Marie Pelt, presidente del Instituto Europeo de Ecología, explica qué es una teoría para la ciencia: Sólo lo imaginamos. Carecemos de certezas absolutas. Reconstruimos con cierta lógica tomando como base los elementos de los que disponemos.

3. La ciencia es racional y objetiva. Por racional se entiende que está constituida por conceptos, juicios y razonamientos, no por sensaciones, imágenes o gustos, pues pretende describir los hechos tal como son en la Naturaleza, independientemente de su valor emocional o comercial. Ser objetiva significa que las conclusiones formuladas en relación con una investigación, corresponden al objeto estudiado, es decir, busca describir y explicar hechos. 4. Otra característica importante que se debe considerar es que el conocimiento científico no es definitivo sino provisional, es decir, es modificable en cualquier momento, siempre y cuando se compruebe que estaba equivocado o era parcial. Esto es normal entre los científicos, ya que constantemente se encuentra en revisión y reformulación la mayoría de las leyes, teorías, métodos y conclusiones que plantean los estudios biológicos, pues nuevas investigaciones siempre aportan datos que profundizan y modifican las explicaciones anteriores. En este sentido, existe una frase que resume el principio de que la ciencia es modificable: en la ciencia no hay verdades absolutas, sino certezas comprobables. La biología, al igual que otras ciencias experimentales, se apoya en ciertos supuestos validados y comprobados de manera exhaustiva, los cuales se reconocen como principios científicos; éstos son: la causalidad natural, la uniformidad en el espacio y el tiempo, y la percepción común. La causalidad natural se refiere a que todos los sucesos de la Naturaleza se pueden explicar a partir de sus causas naturales, cuyo conocimiento deriva de investigaciones que pueden comprobarse. Los sucesos naturales ocurren con cierta uniformidad en el tiempo y espacio de tal modo que, mediante su estudio riguroso y sistemático, puedan generalizarse en enunciados conocidos como leyes naturales; por ejemplo, la ley de la gravedad, ya que ocurre lo mismo en el lugar que ahora te encuentras que en otro país del planeta. Otro ejemplo son las leyes de la herencia biológica, las cuales se aplican tanto a los dinosaurios, que existieron hace millones de años, como a tu propia familia. La percepción común se refiere a que la mayor parte de las personas obtenemos de manera similar información confiable acerca del mundo que nos rodea. Por ejemplo, la mayor parte de las personas vemos colores y escuchamos sonidos del mismo modo, por lo que podemos reconocer los eventos naturales a partir de un patrón común. La importancia de estos principios reside en que, a partir de ellos, se crea una serie de procedimientos de investigación científica que comúnmente se identifican como el método científico de cada ciencia o de alguna de sus áreas.

Actividad 1. Vuelve a leer el tema sobre las características básicas de la ciencia e identifica las ideas principales de este texto. Presta especial atención a los términos y conceptos en negritas y cursivas. 2. Elabora un informe escrito acerca de las características básicas de la ciencia, en especial de las experimentales.

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Guarden su informe.

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El método científico En términos generales, el método científico experimental consiste en cinco procedimientos básicos interrelacionados: la observación, el planteamiento de hipótesis, la experimentación, la obtención y análisis de resultados, y la elaboración de conclusiones que, a la larga, pueden conducir al planteamiento de una teoría. Cabe mencionar que los procedimientos de este método pretenden garantizar que los resultados de las investigaciones proporcionen las mejores explicaciones de los hechos estudiados; sin embargo, no es una receta en la que se tengan que seguir paso a paso los procedimientos indicados. El método científico, como lo apunta Bunge, es una brújula, una guía que ayuda a abrir el camino en la “selva de los fenómenos naturales”. Los procedimientos de la investigación científica Realizar una pregunta

Con base en la observación, que muchas veces proviene de investigaciones realizadas con anterioridad, surgen preguntas que especifican o acotan el fenómeno que se va a estudiar. Teniendo en cuenta estos conocimientos, datos y experiencias previas, se formula una posible respuesta o hipótesis del problema planteado y, con dicha suposición, se podrá establecer el camino por seguir durante la investigación, buscando comprobarla o refutarla. Este paso tiene una gran importancia, pues guiará el desarrollo de la investigación. La hipótesis, entonces, es un supuesto que debe conducir a predicciones sobre la solución del problema y debe poder comprobarse mediante la experimentación y observación controladas. Es usual que los científicos formulen hipótesis alternativas, de tal manera que se puedan prever varios caminos por seguir durante la investigación. Esto sucede porque el proceso de investigación científica no es lineal, por lo que no llevará a soluciones inmediatas. En general, se tienen que realizar observaciones adicionales de manera repetida, replantear el problema y formular nuevas hipótesis, algo así como volver a trazar el camino por recorrer, por ejemplo, diseñando nuevos experimentos, observaciones y mediciones adicionales.

Realizar investigación de fondo

Construir una hipótesis

Volver a pensar e intentarlo de nuevo

Probar la hipótesis con experimentos

Analizar los resultados y planificar una conclusión

Hipótesis cierta

Hipótesis falsa o parcialmente falsa

Todo experimento trae consigo un determinado número de resultados, los cuales ayudarán al investigador a formular su respuesta al problema que se planRealizar informe teó en un principio, es decir, a aceptar o rechazar su hipótesis. Es importante mencionar que los resultados no son por sí mismos el producto de la investigación, sino que éstos deben ser ordenados, comprendidos y analizados para llegar a una concreción. Por últi- Modelo simplificado de las etapas mo, se elabora una conclusión que, muchas veces, sólo es preliminar, ya que del método científico experimental. para llegar a una conclusión definitiva se vuelve a analizar todo el proceso, una y otra vez, corrigiendo y profundizando en cada paso. Así es como puede surgir una teoría, siempre y cuando la investigación y sus resultados apunten hacia las mismas conclusiones de manera repetida. 21

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Espacio Tecnológico Para profundizar en el conocimiento del método científico experimental, ingresa a la página http://www.bachilleratoenred.com.mx/enlaces/bio1 y da clic en el enlace 4, donde encontrarás múltiples diagramas explicativos acerca de las bases de la investigación en el campo de la biología.

La investigación científica Los procedimientos del método científico experimental antes mencionados permiten tener una idea general de cómo realizar un tipo de investigación científica. A continuación se presentan algunas pautas generales de cada fase del proceso que la mayoría de los científicos tienen en cuenta antes, durante y después de cada una de sus investigaciones. La observación permite reconocer y examinar el problema que se va a investigar, también permite realizar una clasificación preliminar de los aspectos particulares que lo conforman y seleccionar los más relevantes. De esta manera, también se perfila el problema al formular preguntas y, así, se reduce o acota la situación que se va a investigar. Si bien la hipótesis es una posible respuesta, es necesario que se sustente en observaciones y en información científica previa, de tal manera que se acerque a las conclusiones o explicaciones que pudieran darse. Para plantear una o más hipótesis, es necesario inventar o aventurar suposiciones pertinentes que puedan ser o que se acerquen a la solución o respuesta. El diseño de la fase experimental constituye la parte medular de la investigación científica, ya que se diseña con los elementos seleccionados desde la observación, con la finalidad de poder comprobar la hipótesis. Antes de iniciar el diseño experimental, mediante el cual se comprobará o refutará la hipótesis planteada, los científicos seleccionan la manera más adecuada (que puede ser la experimentación en laboratorio, la observación sistemática en campo o la construcción de modelos) para determinar los datos o aspectos particulares que consideren relevantes, buscando el modo de controlarlos y/o reproducirlos. La experimentación no consiste sólo en reproducir un fenómeno y modificar variables en el laboratorio, sino que también se lleva a cabo mediante la construcción de modelos o representaciones; en este sentido, en la actualidad se utilizan con frecuencia tecnologías avanzadas, aunque también pueden ser modelos matemáticos o estadísticos. De manera especial, las investigaciones biológicas se realizan mediante observaciones sistemáticas en campo, como cuando se estudian las poblaciones de determinadas especies.

Linus Pauling, investigador que ganó el Premio Nobel de Química en 1954 y el de la Paz en 1962, fue pionero en la investigación de las moléculas químicas a partir de la elaboración de modelos y maquetas.

Cualquiera que sea la manera en que se aborde la experimentación, su diseño inicia con la identificación de las variables pertinentes, es decir, situaciones que, de manera controlada, inciden en el objeto de estudio, a la vez que se deben tener en cuenta otras situaciones del mismo hecho, de tal manera que se establecen las llamadas variables y constantes. Un experimento simple trabaja por lo general con una sola variable, que es la causa de un solo factor observado; asimismo, es importante que, durante la experimentación, sólo cambie la variable seleccionada. Con la finalidad de contar con puntos de comparación durante la experimentación, se realizan experiencias paralelas a los experimentos, las cuales sirven de control y referencia. En general, los resultados de la fase experimental de una investigación científica se someten a análisis y revisiones rigurosas con el propósito de que las conclusiones que se hagan sobre ellos aporten explicaciones fundamentadas que puedan ser validadas y aceptadas por la comunidad científica.

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Es importante mencionar que el método científico experimental no es una receta indispensable para llevar a cabo una investigación científica, es simplemente una guía que permite distinguir las etapas en el desarrollo de la investigación. Estas etapas permiten un mejor análisis de los resultados que pueda arrojar la investigación, pero será mejor que lo analices a partir del siguiente caso práctico, en el cual tomamos como modelo el experimento de Francesco Redi cuando demostró que la teoría de la generación espontánea era absolutamente imposible, pues los seres vivos sólo pueden originarse de otros seres vivos. Caso práctico 1. Francesco Redi, en 1684, demostró que los gusanos que aparecían en la carne podrida no eran producto de la generación espontánea, como se pensaba en esa época, sino que provenían de las moscas que se posaban en ella. Este descubrimiento tuvo especial importancia porque contribuyó a sentar las bases de una nueva manera de hacer ciencia, pero ante todo, demostró que la vida no se genera o produce a partir de materia inanimada, sino que proviene de otros seres vivos semejantes. A continuación se presenta la descripción de los procedimientos seguidos por Redi para este experimento. Observación Hipótesis

Diseño experimental

Las moscas se posan sobre la carne descubierta, con lo que, pasados unos días, se observan gusanos blancos. Las moscas depositan huevecillos en la carne, de los cuales nacen los gusanos. 1) Colocar en un frasco un pedazo de carne fresca y dejarlo a la intemperie durante una semana.

2) Colocar en otro frasco un pedazo de carne fresca y dejarlo a la intemperie durante una semana. Se impide el contacto con las moscas por medio de una gasa colocada en la boca del frasco.

Resultados y análisis de resultados

Las moscas se posaron sobre la carne en el frasco abierto y a los pocos días aparecieron gusanos. En el otro frasco las moscas no se posaron sobre la carne y transcurrido el mismo tiempo no surgieron gusanos.

Conclusión

Las moscas depositaron huevecillos en la carne sobre la que se posaron, de los que salieron los gusanos, por tanto, éstos no se producen directamente a partir de la carne.

Actividad 1. Forma un equipo con dos de tus compañeros y discutan lo siguiente: ¿Cómo demostrarían que las moscas efectivamente depositan huevecillos sobre la carne y que de éstos nacen los gusanos? DiseProtocolo. Plan escrito y detallado de un ñen y describan un protocolo de investigación al respecto. experimento científico. 2. Seguramente en su entorno natural habrán observado situaciones que sean interesantes para investigar. Seleccionen una situación en la que pongan en práctica los procedimientos básicos del método científico. Recuerden la importancia de describir y recabar todos los datos involucrados en el problema para tener elementos de análisis y elaborar sus conclusiones. Utilicen un cuadro como el presentado en el ejemplo anterior para organizar su diseño de investigación. Tengan en cuenta las diferentes maneras en las que pueden realizar su fase experimental: laportafolio boratorio, observaciones de campo o construcción de un modelo, tomando D E E V I D E N C I A S nota de todas las modificaciones de las variables seleccionadas. Al finalizar, Guarden sus protocolos de escriban un protocolo de investigación completo y detallado del procediinvestigación. miento de investigación. 23

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Comunicación en la ciencia La ciencia cuenta con una comunidad cuyos miembros se dedican por completo a investigar, con el fin de confirmar o modificar explicaciones o conocimientos aceptados. Otras tareas que llevan a cabo los científicos se relacionan con la formación de nuevas generaciones de investigadores y la divulgación de los conocimientos científicos a la población en general, además de proveer de conocimientos a quienes los aplican en el desarrollo de técnicas o instrumentos que benefician la vida de las personas. En el seno de la comunidad científica, es usual que se nombren comités formados por investigadores destacados para que discutan, evalúen, acepten o rechacen los resultados y conclusiones de las investigaciones que se llevan a cabo en el mundo. En este sentido, los científicos se comunican por medio de muchos canales como: congresos, simposios y otro tipo de reuniones en las que se presentan los avances o resultados de las investigaciones, los cuales se comparten y discuten y, en caso de tener puntos de vista en común, colaboran conjuntamente en sus investigaciones. La publicación de las investigaciones, procesos, resultados y conclusiones es una de las formas más importantes de comunicación entre los miembros de la comunidad científica, y se hace, sobre todo, por medio de boletines y revistas especializadas que pueden circular como material impreso o de manera electrónica. Para que un artículo científico pueda ser publicado en una revista especializada, tiene que ser validado por un comité de especialistas reconocidos. Este procedimiento se conoce como revisión entre pares, con el cual se garantiza que los trabajos publicados son producto de una investigación seria que cumple con las características y atributos científicos. Si las investigaciones no se dan a conocer de manera detallada a la comunidad científica para que puedan repetirse, no será posible verificar las conclusiones, y los hallazgos científicos no podrán entonces ser utilizados con seguridad como base de nuevas investigaciones o desarrollos tecnológicos.

competencias genéricas Escuchas, interpretas y emites mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. I. Existen tantas revistas científicas como disciplinas biológicas, incluso más, y cada una de ellas mantiene diferente estilo y diseño editorial. Cada una está compuesta por diversos órganos que seleccionan las investigaciones que publicarán. Sin embargo, existe algo en común entre todas estas revistas científicas, los procedimientos científicos utilizados en cada uno de los artículos. Realiza lo siguiente con la guía de tu profesor: 1. Con base en la lista de referencias que elaboraron de manera colaborativa al principio de este bloque, consigue por lo menos cinco artículos científicos de diferentes revistas, ya sean nacionales o internacionales, e identifica los procedimientos científicos en cada uno de ellos. Elabora un cuadro comparativo.

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Guarda tu cuadro comparativo.

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II. En México existen diferentes comunidades científicas especializadas en gran diversidad de disciplinas biológicas, cuyos integrantes se encuentran dispersos a lo largo y ancho del país, por lo general trabajando para diversas instituciones de investigación científica o docencia, universidades o áreas de investigación de diferentes empresas privadas. Es momento de que inicies una comunicación con la comunidad científica y comiences a involucrarte con la responsabilidad científica de nuestro país; para lograrlo, realiza lo siguiente: 1. Reúnete con el equipo con el que trabajaste el protocolo de investigación de la actividad de la página 23 y, con base en él, busquen a un investigador nacional, que trabaje con la misma línea científica de su proyecto. 2. Escríbanle un correo electrónico para presentarle su protocolo de investigación y pídanle su opinión al respecto, solicitándole apoyo académico y una guía de investigaciones científicas que los ayude a mejorar los alcances de su investigación. 3. Tengan en cuenta todas sus observaciones para mejorar su protocolo de investigaportafolio ción; de ser necesario, lean los artículos científicos que les sugiera e investiguen la D E E V I D E N C I A S información que les haga falta incluir. 4. Con el apoyo de su profesor, redacten nuevamente su protocolo y reenvíenlo al invesGuarden su protocolo de tigador, agradeciendo su apoyo para obtener este avance en su investigación. investigación mejorado.

Logros Producto • Reúne todas las evidencias de aprendizaje que obtuviste a lo largo de esta secuencia y con tu equipo elaboren, de manera colaborativa, su producto final para esta secuencia, cuyo desarrollo podría extenderse durante el resto del curso, lo cual dependerá de los objetivos de su investigación. Pidan apoyo a su profesor o profesora para elaborar este producto. • Con base en su protocolo de investigación modificado por un investigador experto del área, diseñen un cronograma de actividades para la fase experimental y llévenla a cabo. Recuerden que siempre deberán contar con el apoyo de su profesor o profesora y realizar cualquier acción experimental bajo su supervisión. • Una vez obtenidos los datos, reúnanse para analizarlos y discutirlos, a fin de que, más adelante, elaboren una conclusión. • Redacten toda esta información con el formato de un artículo científico y preséntenlo a su profesor para recibir sugerencias y correcciones. • Reúnan todos los artículos del grupo e inclúyanlos en la revista científica de investigación del grupo. Elijan entre todos el diseño y la estructura de la revista y organícense para la impresión y divulgación de su revista científica. Reflexiona • ¿Consideras que las revistas científicas son representativas del pensamiento científico del ser humano? Explica tu respuesta. Demuestra lo que aprendiste • Elabora un mapa mental que relacione todo lo que aprendiste en esta secuencia.

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Integración Síntesis • Revisa los productos de todas las actividades que realizaste a lo largo de este bloque, incluidas en las secciones Actividad y Competencias genéricas, así como las lecturas, investigaciones y consultas que realizaste en las demás cápsulas. Apóyate también en tus apuntes, análisis y reflexiones. • Toma nota de los conceptos, conocimientos y descripciones relacionados con la concepción de la biología como ciencia y el pensamiento científico, organízalos en un mapa conceptual de acuerdo con sus divisiones y temáticas. • Identifica las habilidades, actitudes y valores que pusiste en práctica e incorpóralas a tu mapa. • Lo anterior te permitirá identificar tus dudas y preguntas, anótalas y consulta diversas fuentes de información, así como a tu profesor o profesora para lograr resolverlas. Sinergia Autoevaluación Identifica con una ✓ el nivel que más se identifique con tu desempeño durante este bloque en la siguiente rúbrica: Rubro

Interés

Desempeño Investigué por mi cuenta todos los temas porque todos me interesaron.

Investigué por mi cuenta sólo algunos temas porque no todos me interesaron.

Participé en todas Participé sólo en las actividades. algunas actividades.

Observaciones para mejorar No investigué ningún tema porque ninguno me interesó.

No participé en ninguna actividad.

Disposición

Actitud

Siempre estuve dispuesto a realizar las actividades.

Nunca estuve disAlgunas ocasiones no estuve dis- puesto a realizar puesto a realizar las actividades. las actividades.

Trabajo colaborativo

Siempre respeté la participación de mis compañeros.

Algunas veces respeté la participación de mis compañeros.

Nunca respeté la participación de mis compañeros.

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Integración Coevaluación Evalúa el desempeño general de tu equipo de trabajo durante este bloque por medio de la siguiente guía de evaluación. Buen trabajo 3

Algo nos faltó 2

Debemos mejorar mucho 1

Nuestros productos fueron elaborados por todos los integrantes.

Nuestros productos fueron elaborados sólo por algunos integrantes.

No fueron elaborados los productos.

Nuestros productos incluyen la opinión de todos los integrantes.

Nuestros productos incluyen la opinión sólo de algunos de los integrantes.

Nuestros productos no incluyen la opinión de los integrantes.

Nuestros productos son reflejo del trabajo de todos los integrantes.

Nuestros productos son reflejo del trabajo de algunos de los integrantes.

Nuestros productos son reflejo de que nadie trabajó.

Nuestros productos son evaluados como de gran calidad.

Nuestros productos son evaluados como de mediana calidad.

Nuestros productos son evaluados como de mala calidad. TOTAL

Evaluación

de 12

Evaluación Contesta las siguientes preguntas: 1.

Revisa las respuestas que diste en la sección de Reactivación y vuelve a contestarlas, compara las respuestas iniciales con las que ahora eres capaz de dar. ¿En qué son diferentes? ¿Por qué?

2.

¿Consideras que los conocimientos biológicos pueden ser relevantes en tu vida cotidiana?, ¿por qué?

3.

Menciona al menos cinco avances en el campo de la biología que han impactado tu vida cotidiana y escribe entre paréntesis el área específica de estudio en que las ubicas (divisiones de la biología).

4.

¿Qué es la ciencia?

5.

¿Cuáles son las bases con las que se construye el conocimiento científico?

6.

¿En qué es diferente la biología de otras ciencias que ya conoces?

7.

Menciona al menos dos problemas sociales o bioéticos que surgen con las nuevas tecnologías derivadas de la investigación biológica.

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Petrich • Leon

Biología I Margarita Salomé Petrich Moreno Elizabeth Leon Aguilar

Con base en es Con esta ta unaa nue ueva v vis isió ión n so sobr bree el e aapr pren endizaje de las cienciass, se s cre rean an situa uaciones es didáct ctic icas quee privilegian la comp mpre resi sión ón p por o enc ncim imaa de la la me m morización,, de dem mosttrand ndoo que la b biología es una ciencia cotidiana y p pro romo moviendo la adopciión del conoccim imie ient ntoo ci científico para comprender y explicar la complejidad de los seres vivoss.

Biología I

Los co cont nten enidos de Biología I están estructurados bajo el enfoque por competenciias pro-p esto pu o een n la Reforma Integral de la Educación Meedia Superior (RIEMS) y propicia el desar arrollo de h haabilidades met etod odol ológ ógic i as,, de pensamiento y de comunicación, la refl efleexi xión ón sob bree la i portanci im ciaa de sus sus aaccciiones y acti titu tude des, s, al mism mo ti tiem empo que dirige su proopi p o aprendizaje, conf co nfor o ma su cultura cientí tífi fica ca y fom omeenta t su capacidad paara aautoevaluarse.

Lo aant nterrio iorr se logra a partir de un vocabulaari rioo seencillo y apr prrop opia opia iado d , peero do on no carentte dee rig igor or cien ci entí tífi fico co, la ccot otidianidad de la ciencia, la co cons nstrucciión d del eell con noccim i ieento ntto y el d des esarrrolllo de comp co mpet eten enci cias as m med ediaantte actividades de diverrsos tipo pos, exp perienc ncia ias de lab abor boratorio y alggun unas as a licaciones adecuadas con el nivel educativvo y lo ap los prrop o ósiitos del el cur u so. El lib ibro ro es,, además, a una invitación para que los estudiant ntes ess adoptten en una unaa accttit itud ud rres e po es ponssable y crí ríti tica ca ant nte las diversas proobl b em máticas amb bie ient ntal a es a partir dee la aplicación del conoal cimiento científi íficcoo.

Enfoque por competencias I S B N 978-607-01-0521-0

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